【門窗幕墻網】僅依靠太陽能，就能夠實現建筑內包括采暖、供電等在內的全部能源供給。如今，這一愿景正在天津的中新天津生態城惠風溪智慧能源小鎮內成為現實。
碳達峰、碳中和是我國對世界做出的莊嚴承諾。《中國建筑能耗研究報告（2020）》顯示，我國建筑全生命周期碳排放量約占全國碳排放總量的51%。因此，建筑全生命周期減碳，對實現“雙碳”目標意義重大。
“天津作為能源消費型城市，正在探索多渠道共同發力，結合城市更新，加大分布式非碳能源的利用比例。”天津社會科學院資源環境與生態研究所研究員牛桂敏介紹，近年來，天津市城鎮新建建筑中綠色建筑面積占70%以上。“天津在建筑全生命周期減碳方面已經做出了一些探索。”
“零碳小屋”這樣實現
屋外氣溫逼近零攝氏度，走進位于中新天津生態城惠風溪智慧能源小鎮的“0+小屋”，一陣暖意襲來。
“全屋恒溫、恒濕，所有能源供給全部依靠太陽能，包括采暖。”“0+小屋”的建設者之一、國網天津濱海公司營銷部工作人員賀瑞介紹，這座極具代表性的零能耗智慧建筑，其本身的可再生能源年產能大于或等于建筑全年的全部用能，總體能夠不依賴外部能源輸入，達到“零能耗”。
從外觀看，這座面積130多平方米的小屋通體白色，屋頂和小屋門口布滿太陽能光伏板，甚至門邊上的垃圾桶也是由光伏板制成的。正是這些太陽能光伏板承擔了小屋的所有能源供給。
“我們充分考慮了屋頂結構、光照角度和周邊環境，優化系統設計，安裝了60片共計20千瓦的光伏板。在光照條件較好的情況下，這套光伏系統每天可發60度電，全年能夠發電20000度以上，充足的可再生能源，還可實現余電上網，成為區域分布式電源。”賀瑞說。
除此之外，建筑主體本身也做了特殊處理。為保證建筑的氣密性和隔熱性，盡可能減少建筑本體能量損耗，建筑圍護結構采用巖棉保溫材料，屋面構造為高抗壓強度的擠塑聚苯板和防冷橋墊塊，門窗采用三層真空玻璃及鋁包木復合材料，充分保障氣密性和保溫性，達到節能的目的。
走入屋內，智能家居也為這座智能小屋帶來了新的生活模式。“開啟居家模式。”一句指令便打開了照明和窗簾。“小屋中能量路由器這個‘智慧’大腦指揮著屋內的能源高效運轉。”賀瑞說，“能量路由器的儲能裝置，通過對電網、光伏、儲能以及家用電器之間的能量傳輸進行智能控制，達到節能的效果。”
零能耗智慧建筑建設成本是否難以承受？賀瑞為《經濟參考報》記者算了一筆賬：零能耗智慧建筑節省了燃氣和熱力管網等配套設施投資約3.2萬元；建筑用能每年能夠節省電費、燃氣費、取暖費約1.8萬元；此外，在滿足建筑本體能源消耗的情況下，還可向電網輸送電量1萬千瓦時/年，每年產生收益約0.9萬元。
“零能耗智慧建筑建設成本雖然較同面積普通建筑建設成本高，但通過節約能耗以及發電產生的效益，這部分成本可以收回來。”賀瑞說。
“零碳智慧碼頭”這樣運轉
2021年12月15日上午，位于天津港北疆港區C段智能化集裝箱碼頭北側的兩臺風機葉片緩緩啟動，全球首座“智慧零碳”碼頭智慧綠色能源系統順利并網發電。這是我國港口首個“風光儲一體化”智慧綠色能源項目，標志著中國“雙碳”示范性港口建設達到了新高度。
“通過智慧綠色能源系統建設，天津港北疆港區C段智能化集裝箱碼頭成為全球首個100%使用電能、電能100%為風電光伏等綠色電能，且綠色電能100%自產自足的‘智慧零碳’碼頭。”國網天津濱海公司營銷部市場室副主任汪宗達介紹，天津港北疆港區C段智能化集裝箱碼頭建設了“風、光、儲、荷”一體化智慧綠色能源系統，采用“自發自用，余電上網”模式，每年總發電量可達2330.2萬千瓦時。
“項目將節約標煤約7340噸，減少二氧化碳排放約2萬噸，真正實現了碼頭100%使用電能、電能100%來自風電光伏、綠色電能100%自產自足。”汪宗達說。
巨輪靠泊岸邊，一輛輛無人駕駛電動集卡相繼駛來，熟練穿梭在碼頭與堆場之間，自動化軌道橋也同步啟動，在無人駕駛電動卡車到來之際，穩穩地完成吊裝……
據介紹，C段智能化集裝箱碼頭共有3個20萬噸級泊位，實現了真正基于AI的智能水平運輸管理系統、車路協同的超L4級無人駕駛、“5G+北斗”融合創新全場景泛在智能以及碼頭運營全過程零碳排放的全領域深度融合。
不僅如此，碼頭裝卸設備、水平運輸設備、生產輔助設備等全部采用電力驅動，能源消耗100%來源于“風光儲一體化”系統，采用先進能源監測技術，對碼頭各類能源消耗進行實時統計分析。以先進的作業工藝為突破，將傳統裝卸工藝與自動化作業完美結合，能耗較傳統自動化集裝箱碼頭下降17%，率先實現在能源生產和消耗兩側的二氧化碳“零排放”。
“零碳建筑”這樣發展
登上中新天津生態城不動產登記中心的樓頂，就可以看到整棟建筑頂層表面鋪滿了光伏發電板，層疊如鱗甲，在陽光的照射下熠熠生輝。
這是天津市首個經認定的“零碳”建筑示范項目。“整個中心建筑面積3467平方米，已經完全實現了能耗的‘自給自足’，可每年減少二氧化碳排放329噸，相當于種樹3000棵。”中新天津生態城建設局相關負責人于曉明介紹，該建筑通過對太陽能、地熱能、風能等可再生能源的綜合利用，最終實現零碳運行。據測算，整棟建筑每年可節約17.2萬度電，能源自給率達112%。
不久前，《天津市節能“十四五”規劃》出臺實施。預計到2025年，天津市萬元地區生產總值能耗將比2020年下降14.5%。“十四五”期間，全市城鎮新建建筑中綠色建筑面積占比100%，中心城區綠色出行比例達到75%。“‘十四五’時期，天津市通過實施十大重點工程，認真落實能耗雙控制度，促進節能降耗，推動高質量發展，助力實現碳達峰、碳中和。”天津市發改委相關負責人說。
如今，零能耗智慧建筑成果也在天津其他地方逐步推廣。在天津市北辰區大張莊智慧能源小鎮，智慧樓宇的清潔能源用能占比超過40%、建筑綜合能源利用效率提升19%，每年節約樓宇用能成本100多萬元。
“近年來天津在減碳方面做了不少探索，但想要進一步避免無效的能源資源浪費和碳排放，還需要多渠道持續發力。”牛桂敏介紹，城市發展的剛性建設需求可能會給建筑碳總量控制帶來不小壓力，除此之外，還要面臨既有建筑的節能降碳提升改造壓力。“要從源頭嚴控、增量添綠、存量變綠、末端嚴防等方面協同發力，實現超低能耗建筑、裝配式建筑向標準化、規模化、系列化方向發展。”
